Розрахунки при проектуванні висячого авто-пішохідного мосту в м.Ярославль

И.Ш. Гершуні

Московський державний університет шляхів сполучення (МІІТ)

Presented paper deals with Designed and Calculation aspects of Methods of suspension erection of central Span of 3 span foot/auto suspension Bridge Structure across River Kotorosl in Yaroslavl. Methology presented in this paper allow to Reach pre-defined degree of accuracy in Final Bridge Geometry at the end of the Construction.

1. Основні відомості про схему та конструкції мосту

Міст повинен забезпечити пішохідну зв'язок р. Ярославля з парковою зоною на острові р. Которосль з можливістю пропуску одиночних автомобілів. Ширина габариту перехожої частини прийнята 7.5 м з міркувань безпеки пішоходів при пропуску автомобілів. За погодженням із замовником з урахуванням підвищених архітектурних вимог до мосту він прийнятий висячим. Спочатку була розглянута розпірна однопрогонові схема з відстанню по осях пілонів 110 м. Після виникли ускладнень з пристроєм анкерних берегових масивів було вирішено перейти на трипрольотні схему з сприйнятим розпір зі схемою прольотів 33 +88 +33 м, яка і прийнята в остаточному варіанті проекту. Монтаж центрального прольоту передбачений у навіс з двох берегів без пристрою проміжних опор. Балка жорсткості прийнята зі сталі 15ХСНД і включає в себе два двотаврові головні балок з висотою стінки 1300 мм і ортотропних плиту проїзної (перехожої) частини.

Опорні частини на крайніх опорах прийняті у вигляді хитних стійок, решта - балансирні типу. Для зниження розтягуючих зусиль у хитних стійках пріопорние ділянки бічних прольотів прігружени бетоном, розташованим в рівні нижньої половини висоти балки жорсткості. Кабель прийнятий з чотирьох закритих несучих канатів заводського виготовлення по ТУ14-4-1216-82 діаметром 62 мм на кожну з двох головних площин поперечника. Модуль пружності канатів для розрахунків прийнятий рівним 1.7 * 106 кгс/см2. Площа поперечного перерізу кожного каната складає близько 27 см2. Кожен з двох пілонів являє собою дві вертикальні стійки з зварних коробок (розмір коробок 1х0.4 м, товщини аркушів 12 мм), розташовані над проміжними опорами в площинах двотаврів балки жорсткості. Розпірки між стійками не передбачені. Стійки жорстко прикріплені до балки жорсткості. Вузли кабелю в середньому прольоті прийняті на квадратної параболи із стрілою провисання близько 10.5 м. Підвіски прийняті з круглих сталевих стрижнів діаметром 45 мм - по одній на кожну з двох площин поперечника. Крок підвісок - 5.5 м. В середині середнього прольоту кабель жорстко прикріплений до балки жорсткості, що трохи зменшує прогини балки при несиметричних завантажених і підвищує бічну стійкість стійок пілонів за рахунок посилення слідкуючого ефекту для стискаючих зусиль, що передаються на оголовки пілонів від кабелів.

2. Методика розрахунку висячого прогону

В основу розрахунків висячою системи на стадіях монтажу покладена передумова про існування невагомою ізготовітельной схеми споруди, в результаті постадійного замикання вузлів якої і програми постійних навантажень можна отримати геометрію системи та розподіл зусиль на кожній стадії монтажу, а після закінчення монтажу - отримати потрібне проектне обрис проїжджої (перехожої) частини. За проектне обрис прийнята парабола 4-го ступеня, що проходить через дві кінцеві і дві проміжні опори. У розрахунках розглядалися наступні стадії. 1. Монтаж бічних прольотів як нерозрізних балок, що спираються на постійні і тимчасові опори. 2. Заведенням кабелю (з закріпленими на ньому підвісками) на оголовки пілонів і у вузли анкеровки на балці жорсткості. На цьому і двох наступних стадіях розрахункова схема у центральному прольоті вельми деформативні й істотно геометрично не лінійна через відсутність балки жорсткості та малого натягу кабелю і тому необхідна комп'ютерна програма розрахунку по деформованої схемою, здатна відшукати положення рівноваги без використання гіпотези про малість переміщень. Такий програмою є розроблена нами програма ітераційного розрахунку GER. Вона дозволяє відшукувати рішення з наперед заданою точністю в умовах рівноваги вузлів. У наших розрахунках ця точність прийнята 0.01 тс (0.01 тс * м). Допустиме найбільшу переміщення вузлів на одній ітерації в розрахунках прийнято 0.1 м. Розрахунки на всіх наступних стадіях також вимагають обліку геометричної нелінійності за рахунок зміни геометрії і нормальних сил у процесі монтажу системи. Число ітерацій на кожній з монтажних стадій з досвіду наших розрахунків становить від 4 до 12. У результаті розрахунку обчислюються переміщення всіх вузлів розрахункової схеми і зусилля в усіх її елементах.

3. Монтаж "пташок" двотаврів в середньому прольоті при збереженні шарнірів в монтажних стиках двотаврів і шарнірно-нерухомих обпирання балки жорсткості на обох проміжних опорах. Для даної і всіх наступних стадій монтажу геометрія і нормальні сили в усіх елементах системи приймаються за результатами розрахунку на попередній стадії. 4. Створення розпору в середньому прольоті, погашає горизонтальні опорні реакції на проміжних опорах. Проміжні монтажні стики двотаврів, (виключаючи стики з монтажними шарнірами поблизу пілонів і стик "пташок") до створення розпору замикаються і замість шарнірних приймаються жорсткими. 5. Монтаж блоків ортотропної плити в середньому прольоті. До складу перетину балки жорсткості в середньому прольоті плита на даній стадії не включаються. 6. Регулювання зусиль у підвісках. Виконується дотяжка слабо натягнутих і ослаблення перетягнутих в порівнянні з іншими підвісок з метою вирівнювання в них зусиль. Регулюються підвіски, найближчі до пілона. 7. Укладання дорожнього одягу та монтаж огороджень. Звільнення тимчасових опор. 8. Обчислення нев'язок в геометрії змонтованої системи в порівнянні з проектної геометрією. Нев'язки - це не вертикальність підвісок і пілона, а також відхилення обриси балки жорсткості від плавної параболи із стрілою провисання в середині прольоту при дії нормативних постійних навантажень, рівний 0.25 м. 9. Коригування координат вузлів кабелю і балки в невагомою ізготовітельной схемою. Після цього всі стадії повторюються заново для мінімізації геометричних нев'язок. Було виконано 4 проходу по всіх стадій з поступовим уточненням ізготовітельной схеми елементів. Нев'язки для останнього проходу склали величини порядку 1 мм.

Програма GER дозволяє організувати автоматичне виконання проходів і ітерацій і забезпечити остаточне рішення з наперед заданою точністю. Розрахунки на тимчасову навантаження виконані по лініях впливу зусиль і переміщень, оскільки вплив нелінійностей після закінчення монтажу для даної системи не істотно. За результатами розрахунку були запроектовані конструкції мосту і технологія його будівництва, яке планується здійснити в 1998-1999 р.р.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.am-bridge.narod.ru/